KR20230131247A - 캐스터블 내화물 - Google Patents

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KR20230131247A
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KR1020237027401A
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요시유키 나카무라
요코 미야모토
히사히로 마츠나가
마사후미 니시무라
마사후미 후지이
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
시나가와 리프랙토리스 컴퍼니, 리미티드
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Abstract

경화 후에, 충분한 강도를 발휘하고, 슬래그에 대한 내식성이 우수하고, 슬래그 침투가 억제되고, 또한, 빌드 부착이 억제되는 캐스터블 내화물을 제공한다. 상기 캐스터블 내화물은, 가소(假燒) 알루미나를 포함하는 알루미나와, 친수성 흑연과, 스피넬과, 알루미나 시멘트를 함유하고, 상기 친수성 흑연의 함유량이, 1∼10질량％이고, 상기 스피넬의 함유량이, 18∼37질량％이고, 상기 알루미나 시멘트의 함유량이, 5∼11질량％이고, 마그네시아의 함유량이, 8질량％ 이하이고, 상기 가소 알루미나의 함유량이, 10질량％ 이하이다.

Description

캐스터블 내화물
본 발명은, 캐스터블 내화물에 관한 것이다.
일반적으로, 용강(溶鋼) 레이들의 라이닝으로서, 알루미나 마그네시아 캐스터블 내화물이 사용된다.
이러한 용강 레이들의 내면(라이닝 표면)에, 빌드라고 불리우는, 스피넬(MgAl2O4)을 주성분으로서 포함하는 고(高)융점 슬래그가 부착하는 경우가 있다(이하, 이를 「빌드업」이라고도 함).
내면에 빌드가 부착한 용강 레이들에 있어서는, 유효 용적이 감소하고, 1차지당의 처리량이 감소한다. 나아가서는, 2차 정련 중 등에, 빌드가 라이닝의 건전층과 함께 박리하여, 누강(漏鋼) 트러블을 일으킬 우려도 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 용강 레이들의 라이닝에 「CaO(산화 칼슘) 및 MgO(산화 마그네슘)로 이루어지는 돌로마이트」를 이용함으로써 「소망하는 빌드업 방지 효과」를 얻는 기술이 개시되어 있다([0019]).
일본공개특허공보 2005-263516호
전술한 바와 같이, 캐스터블 내화물의 경화체에는, 빌드가 부착하는 경우가 있다.
또한, 캐스터블 내화물은, 경화 후에 있어서, 충분한 강도를 발휘하는 것, 슬래그에 대한 내식성이 우수한 것, 슬래그 침투가 억제되는 것이 바람직하다.
그래서, 본 발명은, 경화 후에, 충분한 강도를 발휘하고, 슬래그에 대한 내식성이 우수하고, 슬래그 침투가 억제되고, 또한, 빌드 부착이 억제되는 캐스터블 내화물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 하기 구성을 채용함으로써, 상기 목적을 달성되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은, 이하의 [1]∼[3]을 제공한다.
[1] 가소(假燒) 알루미나를 포함하는 알루미나와, 친수성 흑연과, 스피넬과, 알루미나 시멘트를 함유하고, 상기 친수성 흑연의 함유량이, 1∼10질량％이고, 상기 스피넬의 함유량이, 18∼37질량％이고, 상기 알루미나 시멘트의 함유량이, 5∼11질량％이고, 마그네시아의 함유량이, 8질량％ 이하이고, 상기 가소 알루미나의 함유량이, 10질량％ 이하인, 캐스터블 내화물.
[2] 상기 친수성 흑연이, 비늘 형상 흑연을 포함하는, 상기 [1]에 기재된 캐스터블 내화물.
[3] 상기 가소 알루미나의 함유량이, 1질량％ 이상인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 캐스터블 내화물.
[4] 상기 가소 알루미나의 입경이, 20㎛ 이하인, 상기 [3]에 기재된 캐스터블 내화물.
본 발명에 의하면, 경화 후에, 충분한 강도를 발휘하고, 슬래그에 대한 내식성이 우수하고, 슬래그 침투가 억제되고, 또한, 빌드 부착이 억제되는 캐스터블 내화물을 제공할 수 있다.
도 1은 용강 레이들을 나타내는 단면도이다.
도 2는 용강이 연속 주조에 제공되는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 인조 흑연(11)을 포함하는 강욕부(鋼浴部)(5)를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 4는 비늘 형상 흑연(12)을 포함하는 강욕부(5)를 확대하여 나타내는 단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
[용강 레이들]
우선, 도 1 및 도 2에 기초하여, 용강 레이들을 설명하면서, 빌드 부착도 설명한다.
도 1은, 용강 레이들(1)을 나타내는 단면도이다.
용강 레이들(1)은, 용강(7)을 보유지지(保持)하는 용기이다. 용강(7)은, 예를 들면, 전로(轉爐)(도시하지 않음)에 있어서, 용선이 탈탄됨으로써 얻어진다. 용강(7)의 위에는 슬래그(8)가 부유하고 있다.
용강 레이들(1)은, 외측으로부터 순서대로, 철피(2), 영구 내벽(3) 및 라이닝(펼침부(4), 강욕부(5) 및 슬래그 라인부(6))을 갖는다.
라이닝은, 용강 레이들(1)의 저부에 위치하는 펼침부(4)와, 용강(7)에 접촉하는 강욕부(5)와, 슬래그(8)에 접촉하는 슬래그 라인부(6)로 구분된다.
도 2는, 용강(7)이 연속 주조에 제공되는 상태를 나타내는 단면도이다.
용강 레이들(1)에서는, 용강(7)으로부터 불순물을 제거하거나 첨가 원소를 첨가하거나 하는 2차 정련이 실시된다. 주된 2차 정련으로서는, RH(Ruhrstahl-Heraeus), LF(Ladle Furnace), VOD(Vacuum Oxygen Decarburization) 등을 들 수 있다.
2차 정련이 종료된 용강(7)은, 용강 레이들(1)의 저부(펼침부(4)를 포함함)에 형성된 구멍으로부터 빠지고, 턴디쉬(10)를 경유하여, 연속 주조에 제공된다.
그런데, 도 2에 나타내는 바와 같이, 용강(7)이 빠짐에 따라, 슬래그(8)는, 슬래그 라인부(6)와 접하는 위치로부터 벗어나고, 강욕부(5)와 접하면서, 서서히 하강한다.
이 때, 슬래그 라인부(6)의 내화물은 슬래그(8)와 젖기 어렵지만, 일반적으로, 강욕부(5)의 내화물은 슬래그(8)와 젖기 쉽다. 그렇게 하면, 슬래그(8)의 하강에 수반하여, 도 2에 나타내는 바와 같이, 강욕부(5)의 표면에, 상방으로부터 순서대로, 슬래그(8)가 고착하는 경우가 있다. 즉, 용강 레이들(1)의 내면(라이닝인 강욕부(5)의 표면)에, 빌드(9)가 부착하는 경우가 있다.
빌드(9)가 부착한 용강 레이들(1)의 유효 용적은, 빌드(9)가 부착하고 있지 않는 경우보다도 감소한다. 이 때문에, 1차지당의 용강(7)의 처리량이 감소한다.
나아가서는, 용강(7)을 2차 정련하거나, 용강(7)을 연속 주조에 제공하거나 할 때에, 빌드(9)가 강욕부(5)의 건전층과 함께 박리할 우려도 있다.
그러나, 본 발명의 캐스터블 내화물을 강욕부(5)에 이용함으로써, 빌드(9)의 부착을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 캐스터블 내화물을 이용한 강욕부(5)는, 충분한 강도를 발휘하면서, 슬래그(8)에 대한 내식성이 우수하고, 또한, 슬래그(8)의 침투도 억제할 수 있다.
[캐스터블 내화물]
본 발명의 캐스터블 내화물은, 가소 알루미나를 포함하는 알루미나와, 친수성 흑연과, 스피넬과, 알루미나 시멘트를 함유하고, 상기 친수성 흑연의 함유량이, 1∼10질량％이고, 상기 스피넬의 함유량이, 18∼37질량％이고, 상기 알루미나 시멘트의 함유량이, 5∼11질량％이고, 마그네시아의 함유량이, 8질량％ 이하이고, 상기 가소 알루미나의 함유량이, 10질량％ 이하이다.
〈내화성 분체〉
우선, 본 발명의 캐스터블 내화물이 함유하는 내화성 분체(粉體)에 대해서 설명한다.
《알루미나》
본 발명의 캐스터블 내화물은, 내화성 분체로서, 알루미나를 함유한다.
알루미나로서는, 전융(電融) 알루미나, 소결 알루미나, 가소 알루미나 등을 들 수 있다.
본 발명의 캐스터블 내화물에 있어서의 알루미나의 함유량은, 타성분의 함유량 등에 따라서, 적절히 조정된다.
본 발명의 캐스터블 내화물에 있어서의 알루미나의 함유량은, 예를 들면, 40질량％ 이상이고, 44질량％ 이상이 바람직하고, 48질량％ 이상이 보다 바람직하다.
한편, 이 함유량은, 예를 들면, 82질량％ 이하이고, 78질량％ 이하가 바람직하고, 74질량％ 이하가 보다 바람직하고, 70질량％ 이하가 더욱 바람직하다.
(가소 알루미나)
후술하는 바와 같이, 본 발명의 캐스터블 내화물은, 친수성 흑연 및 알루미나 시멘트를 함유한다.
그런데, 알루미나 시멘트 중의 CaO는, 1400℃ 이상의 고온하에 있어서, 예를 들면 20㎛ 이하의 가소 알루미나와 반응하여, CaAl12O19라는 판 형상 결정을 생성하여(CaAl4O7＋4Al2O3→CaAl12O19), 체적 팽창을 일으킨다. 이는, 가소 알루미나가 다량인 경우에 생기기 쉽다.
통상, 1400℃ 이상의 고온하에서는, Al2O3, MgO, CaO, SiO2 등이 반응하여 저온 용융물을 생성하고, 소결 수축한다. 이 때문에, 체적 팽창은 큰 문제가 되지 않는다.
그러나, 캐스터블 내화물이 친수성 흑연을 함유하는 경우는, 친수성 흑연이 소결을 억제하기 때문에, 체적 팽창이 커져, 캐스터블 내화물의 경화체에 균열이 생길 수 있다.
그래서, 본 발명의 캐스터블 내화물에 있어서는, 가소 알루미나의 함유량을 적게 함으로써, 체적 팽창에 의한 균열의 발생을 억제한다.
구체적으로는, 본 발명의 캐스터블 내화물에 있어서의 가소 알루미나의 함유량은, 10질량％ 이하이고, 8질량％ 이하가 바람직하고, 5질량％ 이하가 보다 바람직하다.
한편, 본 발명의 캐스터블 내화물에 있어서의 가소 알루미나의 함유량은, 예를 들면, 1질량％ 이상이고, 2질량％ 이상이 바람직하고, 3질량％ 이상이 보다 바람직하다.
가소 알루미나의 입경은, 20㎛ 이하가 바람직하다.
또한, 「입경」은, JIS R 1629(1997)에 따라 레이저 회절·산란법에 의해 구한 입도 분포에 있어서의 적산값 90％에서의 입경을 의미한다(이하, 마찬가지).
(전융 알루미나 및 소결 알루미나)
본 발명의 캐스터블 내화물은, 알루미나로서, 전융 알루미나 및 소결 알루미나로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 캐스터블 내화물에 있어서의 전융 알루미나 및 소결 알루미나로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 함유량은, 예를 들면, 30질량％ 이상이고, 35질량％ 이상이 바람직하고, 40질량％ 이상이 보다 바람직하다.
한편, 이 함유량은, 예를 들면, 75질량％ 이하이고, 70질량％ 이하가 바람직하고, 65질량％ 이하가 보다 바람직하다.
《친수성 흑연》
본 발명의 캐스터블 내화물은, 내화성 분체로서, 친수성 흑연을 함유한다.
친수성 흑연은, 용융 슬래그에 젖기 어렵고, 또한, 피치나 카본 블랙보다도 내산화성이 우수하다. 이 때문에, 본 발명의 캐스터블 내화물은, 경화 후에 빌드 부착을 억제할 수 있다.
이러한 효과를 얻는 관점에서, 본 발명의 캐스터블 내화물에 있어서의 친수성 흑연의 함유량은, 1질량％ 이상이고, 2질량％ 이상이 바람직하고, 3질량％ 이상이 보다 바람직하다.
한편, 캐스터블 내화물이 함유하는 친수성 흑연이 지나치게 많으면, 용강 중의 C 농도가 높아져, 탈탄 취련 시간이 증장(增長)한다.
이 때문에, 본 발명의 캐스터블 내화물에 있어서의 친수성 흑연의 함유량은, 10질량％ 이하이고, 8질량％ 이하가 바람직하고, 5질량％ 이하가 보다 바람직하다.
흑연 등의 탄소 재료가 친수성인지 아닌지는, 이하의 친수성 평가 시험에 의해 판정한다.
우선, 100cc 비커에, 증류수(순수)를 100cc 넣는다.
이어서, 탄소 재료의 샘플을, 10g 칭량하여, 비커 내의 정지한 수면 상에 조용하게 둔다. 1시간 경과 후, 수면 상에 부유하고 있는 탄소 재료를 제거하고 나서, 수중에 침강한 탄소 재료를 포함하는 비커를 건조기에 넣어 건조하고, 수분을 제거한다. 수분을 제거한 비커 내에 있어서의 탄소 재료의 질량(침강 샘플 질량)을 측정한다.
시험에 이용한 탄소 재료의 샘플 질량(10g)에 대한 침강 샘플 질량의 비율을, 침강률(단위: 질량％)로서 구한다.
탄소 재료의 침강률이 50.0질량％ 이상인 경우, 그 탄소 재료는 친수성이라고 판정한다. 한편, 탄소 재료의 침강률이 50.0질량％ 미만인 경우, 그 탄소 재료는 소수성이라고 판정한다.
복수 종류의 탄소 재료(흑연, 카본 블랙, 코크스분(粉), 피치)에 대해서, 상기 친수성 평가 시험을 실시한 결과를 하기표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
후술하는 바와 같이, 캐스터블 내화물의 경화체를 얻을 때에는, 우선, 캐스터블 내화물에 물을 첨가하고, 혼련하여, 반죽 흙을 얻는다.
캐스터블 내화물이 함유하는 흑연이 소수성 흑연인 경우, 흑연과 물과의 접촉이 적기 때문에, 반죽 흙의 유동성을 확보하기 위해서는, 흑연 간에 많은 수층(水層)을 필요로 한다. 즉, 첨가하는 물의 양이 증대한다. 그렇게 하면, 얻어지는 경화체에 있어서, 기공률(겉보기 기공률)이 증장하여, 각종의 특성(강도, 슬래그에 대한 내식성 등)이 불충분해질 수 있다.
이에 대하여, 캐스터블 내화물이 함유하는 흑연이 친수성 흑연인 경우, 흑연과 물이 친화되기 용이하기 때문에, 첨가하는 물이 소량이라도, 흑연 간에 수층이 용이하게 형성되어, 양호한 유동성이 얻어진다. 그 경우, 얻어지는 경화체에 있어서, 기공률(겉보기 기공률)이 감소하여, 각종의 특성(강도, 슬래그에 대한 내식성 등)이 우수하다.
그런데, 종래, 흑연 등의 탄소 재료가 친수성인지 아닌지는, 이하의 시험(「종래 시험」이라고도 함)에 의해 판정하고 있었다.
즉, 종래 시험에서는, 탄소 재료를 시트 형상으로 하고 나서, 그 시트 형상에 수적(水滴)을 올리고, 접촉각을 측정하거나, 시트를 통과하는 물의 통과 속도를 측정하거나 함으로써, 그 탄소 재료가 친수성인지 아닌지를 평가하고 있었다.
그러나, 캐스터블 내화물에 이용하는 탄소 재료에 대해서는, 전술한 바와 같이, 물과의 친화 용이함이 중요한 점에서, 본 발명자들은, 탄소 재료가 물에 얼만큼 가라앉는지에 따라, 그 탄소 재료의 친수성을 평가하는 것이 적절하다고 생각하여, 상기 친수성 평가 시험을 상도했다(동일한 탄소 재료를 이용해도, 시험 조건이 바뀌면, 얻어지는 침강률도 변화하기 때문에, 시험 조건은 일정하게 했음).
실제로, 예를 들면, 비늘 형상 흑연 및 비늘 조각 형상 흑연에 대해서, 종래 시험에 의해 측정한 접촉각은, 각각 86.3° 및 89.7°이고, 거의 양자에게 차이는 없다.
이에 대하여, 상기표 1에 나타내는 바와 같이, 상기 친수성 평가 시험에 의한 침강률은, 각각 99.0질량％ 및 34.0질량％이고, 양자의 차이는 매우 크고, 또한, 얻어지는 특성의 차이도 크다(후술하는 표 2를 참조).
따라서, 상기 친수성 평가 시험의 유효성이 확인된다.
친수성 흑연으로서는, 상기표 1에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 인조 흑연 및 비늘 형상 흑연을 들 수 있다.
이들 중, 이하에 설명하는 이유로부터, 인조 흑연보다도, 비늘 형상 흑연이 바람직하다.
도 3은, 인조 흑연(11)을 포함하는 강욕부(5)를 확대하여 나타내는 단면도이다. 도 4는, 비늘 형상 흑연(12)을 포함하는 강욕부(5)를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 비늘 형상 흑연(12)은, 시공 시에, 그의 길이 방향이 수평 방향이 되도록 나열한다. 이 때문에, 비늘 형상 흑연(12)이 용강(7)과 접촉하는 면적(A2)(도 4 참조)은, 인조 흑연(11)이 용강(7)과 접촉하는 면적(A1)(도 3 참조)보다도 작다. 따라서, 비늘 형상 흑연(12)은, 인조 흑연(11)보다도 용강(7)에 용해하기 어렵다.
친수성 흑연이 남아 있는 강욕부(5)는, 슬래그(8)(도 3∼도 4에서는 도시하지 않음)가 침투하기 어렵고, 또한, 빌드(9)(도 3∼도 4에서는 도시하지 않음)의 부착도 보다 억제된다. 이러한 효과는, 용강(7)에 용해하기 어려운 비늘 형상 흑연(12)을 이용한 경우에, 더욱 얻어진다.
《스피넬》
알루미나와 마그네시아는, 예를 들면 1300℃ 이상의 온도하에서 반응하여, 스피넬을 생성한다(Al2O3＋MgO→MgAl2O4).
생성한 스피넬은, γ-Al2O3과 고용(固溶)하고, CO 가스의 존재하에서, 격자 결함 스피넬을 생성한다. 격자 결함 스피넬은, 이론 스피넬(MgAl2O4)보다도 MgO 농도가 낮기 때문에, 용융 슬래그에 대한 내식성이 이론 스피넬보다도 뒤떨어진다.
그래서, 본 발명의 캐스터블 내화물은, MgO 성분으로서, 마그네시아가 아니라, 당초부터, 스피넬(예를 들면, 전융 스피넬, 소결 스피넬 등)을 함유한다. 이 경우, 격자 결함 스피넬이 생성하기 어렵다. 이 때문에, 본 발명의 캐스터블 내화물은, 경화 후에, 슬래그에 대한 내식성이 우수하다.
여기에서, 예를 들면, 7질량％의 MgO 성분을 함유하는 캐스터블 내화물을 고려한다.
알루미나 스피넬 22질량％-친수성 흑연 5질량％의 캐스터블 내화물에서는, 알루미나-마그네시아 7질량％-친수성 흑연 5질량％의 캐스터블 내화물과 비교하여, 용손량(溶損量)을 1/1.5∼1/5로 저감할 수 있다.
본 발명의 캐스터블 내화물은, 5∼10질량％의 MgO 성분에 상당하는 스피넬을 함유한다.
구체적으로는, 슬래그에 대한 내식성이 우수하다는 이유로부터, 본 발명의 캐스터블 내화물에 있어서의 스피넬의 함유량은, 18질량％ 이상이고, 23질량％ 이상이 바람직하고, 28질량％ 이상이 보다 바람직하고, 33질량％ 이상이 더욱 바람직하다.
한편, 스피넬이 지나치게 많은 캐스터블 내화물은, 경화 후에 있어서, 용강과 접촉한 후에, 슬래그가 더욱 깊이까지 침투하기 쉽다. 이 경우, 스폴링이 발생했을 때에, 박리 두께가 두꺼워지기 쉽다.
이 때문에, 슬래그 침투를 억제하는 관점에서는, 본 발명의 캐스터블 내화물에 있어서의 스피넬의 함유량은, 37질량％ 이하이고, 32질량％ 이하가 바람직하고, 27질량％ 이하가 보다 바람직하고, 22질량％ 이하가 더욱 바람직하다.
《마그네시아》
전술한 바와 같이, 본 발명의 캐스터블 내화물은, 마그네시아를 대신하여, 스피넬을 함유한다.
구체적으로는, 슬래그에 대한 내식성이 우수하다는 이유로부터, 본 발명의 캐스터블 내화물에 있어서의 마그네시아(예를 들면, 소결 마그네시아)의 함유량은, 8질량％ 이하이고, 5질량％ 이하가 바람직하고, 1질량％ 이하가 보다 바람직하고, 0.5질량％ 이하가 더욱 바람직하고, 0.1질량％ 이하가 특히 바람직하고, 0질량％가 가장 바람직하다.
《그 외의 내화성 분체》
본 발명의 캐스터블 내화물은, 전술한 알루미나, 친수성 흑연 및 스피넬 외에, 추가로, 그 외의 내화성 분체를 함유해도 좋다.
그 외의 내화성 분체로서는, 예를 들면, Si, Al, Al-Si 합금 등의 금속 분말; 실리카 흄 등의 실리카질(質) 원료; 점토 등의 실리카·알루미나질 원료; SiC, B4C 등의 탄화물; 등을 들 수 있다.
다만, 본 발명의 캐스터블 내화물에 있어서의 그 외의 내화성 분체의 함유량은, 예를 들면, 5질량％ 이하이고, 3질량％ 이하가 바람직하고, 1질량％ 이하가 보다 바람직하고, 0.5질량％ 이하가 더욱 바람직하다.
구체적으로는, 예를 들면, 금속 분말의 함유량은, 5질량％ 이하가 바람직하고, 3질량％ 이하가 보다 바람직하다. 실리카질 원료, 실리카·알루미나질 원료 및 탄화물의 함유량은, 각각, 1질량％ 이하가 바람직하고, 0.5질량％ 이하가 보다 바람직하다.
〈결합제〉
다음으로, 본 발명의 캐스터블 내화물이 함유하는 결합제에 대해서 설명한다.
《알루미나 시멘트》
본 발명의 캐스터블 내화물은, 결합제로서, 알루미나 시멘트를 함유한다.
경화 후에 충분한 강도를 발휘시키는 관점에서, 본 발명의 캐스터블 내화물에 있어서의 알루미나 시멘트의 함유량은, 5질량％ 이상이고, 6질량％ 이상이 바람직하다. 7질량％ 이상이 보다 바람직하다.
한편, 경화 후에 있어서, 슬래그에 대한 내식성이 우수하다는 이유로부터, 본 발명의 캐스터블 내화물에 있어서의 알루미나 시멘트의 함유량은, 11질량％ 이하이고, 10질량％ 이하가 바람직하다.
〈분산제〉
본 발명의 캐스터블 내화물에는, 분산제를 첨가해도 좋다.
분산제로서는, 예를 들면, 폴리카본산, 폴리아크릴산, 폴리에테르계 분산제, 나프탈렌술폰산 등을 들 수 있고, 이들을 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.
폴리카본산의 첨가량은, 본 발명의 캐스터블 내화물 100질량부에 대하여, 외부 백분율로, 0.75∼2.50질량부가 바람직하고, 0.95∼2.30질량부가 보다 바람직하다.
폴리아크릴산, 폴리에테르계 분산제 및 나프탈렌술폰산의 첨가량은, 각각, 본 발명의 캐스터블 내화물 100질량부에 대하여, 외부 백분율로, 0.05∼0.15질량부가 바람직하고, 0.07∼0.12질량부가 보다 바람직하다.
[경화체]
우선, 본 발명의 캐스터블 내화물에 물을 첨가하고, 믹서 등을 이용하여 혼련하여, 반죽토 형상으로 한다. 즉, 반죽 흙을 얻는다.
첨가하는 물로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 공업용수, 수돗물 등이 이용된다.
물의 첨가량은, 본 발명의 캐스터블 내화물 100질량부에 대하여, 외부 백분율로, 3∼10질량부가 바람직하고, 4∼7질량부가 보다 바람직하다.
반죽 시간은, 혼련하는 캐스터블 내화물의 양, 이용하는 믹서의 종류 등에 따라서, 적절히 설정한다.
혼련에 의해 얻어진 반죽 흙을, 소정의 틀이나 레이들 등에 유입시킨다. 용강 레이들에 유입시키는 경우는, 중자(中子)라고 불리우는 형틀을 넣고, 적절히 진동을 더한다. 분사재에도 적용할 수 있다.
그 후, 반죽 흙을 양생하고, 경화시킨 후, 형틀 등을 떼어낸다. 양생 시간은, 반죽 흙의 조성 등에 따라서 적절히 결정할 수 있다. 그 후, 건조해도 좋다. 건조 온도 및 건조 시간은 적절히 조정할 수 있다.
이렇게 하여, 캐스터블 내화물의 경화체를 얻어진다. 이러한 경화체를, 용강 레이들의 강욕부로서 이용함으로써(도 1 및 도 2 참조), 강욕부에 대한 빌드의 부착을 억제할 수 있다.
실시예
이하에, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
〈캐스터블 내화물의 조제〉
하기표 2에 나타내는 성분(내화성 분체 및 결합제)을, 하기표 2에 나타내는 배합량(단위: 질량부)으로, 합계 2.5㎏이 되도록, 만능 믹서에 넣고, 1분간 교반하여, 캐스터블 내화물을 얻었다.
얻어진 캐스터블 내화물에, 하기표 2에 나타내는 배합량으로, 물 및 폴리카본산을 넣고, 3분간 교반하여, 반죽 흙을 얻었다.
하기표 2에 나타내는 성분의 일부에 대해서, 상세를 이하에 나타낸다.
·소결 알루미나(5-1㎜): 입경 1∼5㎜의 소결 알루미나
·소결 알루미나(1-0㎜): 입경 1㎜ 이하의 소결 알루미나
·가소 알루미나: 입경 20㎛ 이하의 가소 알루미나
·비늘 형상 흑연: 입경 0.18∼1㎜의 비늘 형상 흑연
·인조 흑연: 입경 0.106∼0.5㎜의 인조 흑연(츄에쓰코쿠엔코교소사 제조 「G30」)
·비늘 조각 형상 흑연: 입경 0.106∼0.5㎜의 비늘 조각 형상 흑연
·스피넬: 입경 1㎜ 이하의 전융 스피넬
·마그네시아: 입경 1㎜ 이하의 소결 마그네시아
〈평가〉
얻어진 캐스터블 내화물(반죽 흙)을 이용하여, 이하에 설명하는 평가를 행했다. 결과를 하기표 2에 나타낸다.
《굽힘 강도》
반죽 흙을, 40×40×160㎜의 형틀에 유입시키고, 테이블 형상 바이브레이터를 이용하여, 30초 가진(加振)했다. 1일 경과 후에 틀로부터 빼내고, 110℃에서 24시간 건조하여, 경화체인 시험편을 얻었다.
얻어진 시험편을 이용하여, JIS R 2553:2005에 준거하여 굽힘 시험을 행하고, 굽힘 강도(단위: ㎫)를 구했다. 이 값이 클수록, 강도가 충분하다고 평가할 수 있다.
《선 변화율 및 겉보기 기공률》
상기와 마찬가지로 하여, 경화체인 시험편을 얻었다.
얻어진 시험편에 열처리를 실시했다. 구체적으로는, 얻어진 시험편(비교예 1의 시험편을 제외함)을, 탄화 규소제 용기에 코크스 브리즈와 함께 넣고 뚜껑을 덮고, 1400℃에서 3시간 환원 소성했다. 비교예 1의 시험편에 대해서는, 탄화 규소제 용기에 넣지 않고, 대기 중에서, 1400℃에서 3시간 가열했다.
열처리 후의 시험편을 이용하여, JIS R 2554: 2005에 준거하여, 선 변화율(단위: ％)을 구했다.
또한, 열처리 후의 시험편을 이용하여, JIS R 2205-1992에 준거하여, 겉보기 기공률(단위: ％)을 구했다.
《용손 지수 및 슬래그 침투 두께》
반죽 흙을, 53/78×35×160㎜의 사다리꼴 기둥의 형틀에 유입시키고, 테이블 형상 바이브레이터를 이용하여 30초 가진했다. 1일 경과 후에 틀로부터 빼내고, 110℃에서 24시간 건조하여, 경화체인 시험편을 얻었다.
건조 후의 시험편을 이용하여, 이하의 시험을 행했다.
구체적으로는, 8개의 시험편을 1조로 하여, 알루미나 모르타르를 이용하여 8각형 형상으로 접착하여 울타리를 제작하고, 고주파 유도로(爐)의 내부에 설치했다.
시험편으로 제작한 울타리의 내부에, 전해철 6.8㎏ 넣고, 질소를 흐르게 하면서 1650℃로 승온했다. 그 후, 산화 제2철 4.4g, 이산화규소 18.4g, 산화 알루미늄 49.2g, 산화 칼슘 113.8g 및, 산화 마그네슘 14.2g을 혼합한 시약을 투입했다. 1시간마다 시약을 바꿔 넣으면서, 3시간 보존유지했다. 그 후, 출강(出鋼)했다.
각 시험편에 있어서의 가장 침식된 부위에 대해서, 시험 전후의 치수 변화를 측정하고, 비교예 1을 100으로 한 지수(용손 지수)로서 규격화했다. 용손 지수가 작을수록 내식성이 우수하다고 평가할 수 있다.
또한, 각 시험편에 있어서의 침식이 적었던 부위에 대해서, 형광 X선 장치를 이용하여, Ca를 면 분석하고, 슬래그 침투 두께(단위: ㎜)를 구했다. 이 값이 작을수록, 슬래그 침투를 억제하고 있다고 평가할 수 있다.
《빌드 두께》
반죽 흙을, φ30×160㎜의 형틀에 유입시키고, 테이블 형상 바이브레이터를 이용하여 30초 가진했다. 1일 경과 후에 틀로부터 빼내고, 110℃에서 24시간 건조하여, 경화체인 시험편을 얻었다.
얻어진 시험편에 열처리를 실시했다. 구체적으로는, 얻어진 시험편(비교예 1의 시험편을 제외함)을, 탄화 규소제 용기에 코크스 브리즈와 함께 넣고 뚜껑을 덮고, 1400℃에서 3시간 환원 소성했다. 비교예 1의 시험편에 대해서는, 탄화 규소제 용기에 넣지 않고, 대기 중에서, 1400℃에서 3시간 가열했다.
열처리 후의 시험편(비교예 1의 시험편을 포함함)을 이용하여, 이하의 시험을 행했다.
구체적으로는, 우선, 산화 제2철 36g, 이산화규소 36g, 산화 알루미늄 352.8g, 탄산 칼슘 162.8g 및, 산화 마그네슘 34.8g을, 마그네시아제 도가니에 넣고, 질소를 흐르게 한 전기로(爐) 내에서 1650℃로 승온하고 용해하여, 용융 슬래그로 했다.
용융 슬래그 중에, 시험편을 침지하고, 1시간 보존유지 후, 인상했다. 인상한 시험편을, 실온까지 방랭한 후, 세로 절반(縱半分)으로 절단하고, 슬래그(빌드)가 가장 부착된 부분에 있어서의 빌드 두께(단위: ㎜)를 구했다. 이 값이 작을수록, 빌드 부착을 억제하고 있다고 평가할 수 있다.
Figure pct00002
Figure pct00003
〈평가 결과 정리〉
상기표 2에 나타내는 바와 같이, 흑연(친수성 흑연)을 포함하지 않는 비교예 1은, 빌드 두께의 값이 커, 빌드 부착의 억제가 불충분했다.
흑연(친수성 흑연)을 함유하고, 추가로, 마그네시아를 많이 함유하는 비교예 2는, 용손 지수가 커, 내식성이 불충분했다.
스피넬의 함유량이 적은 비교예 3은, 용손 지수가 커, 내식성이 불충분했다.
스피넬의 함유량이 많은 비교예 4는, 슬래그 침투 두께의 값이 커, 슬래그 침투의 억제가 불충분했다.
알루미나 시멘트의 함유량이 적은 비교예 5는, 굽힘 강도의 값이 작아, 강도가 불충분했다.
가소 알루미나를 많이 함유하는 비교예 6은, 1400℃에서 가열한 후에 시험편이 팽창하여, 균열이 발생했다.
알루미나 시멘트의 함유량이 많은 비교예 7은, 용손 지수가 커, 내식성이 불충분했다.
친수성 흑연을 대신하여 소수성 흑연을 이용한 비교예 8은, 겉보기 기공률의 값이 컸다. 이러한 비교예 8은, 굽힘 강도의 값이 작아, 강도가 불충분했다. 또한, 용손 지수가 커, 내식성이 불충분했다. 또한, 슬래그 침투 두께의 값이 커, 슬래그 침투의 억제가 불충분했다.
이에 대하여, 발명예 1∼8은, 용손 지수가 100 이하이고, 비교예 1과 동등 이상의 내식성이었다.
발명예 1∼8은, 빌드 두께의 값이 비교예 1보다도 작아, 빌드 부착이 충분히 억제되어 있었다.
발명예 1∼8은, 슬래그 침투 두께의 값이 비교예 4보다도 작아, 슬래그 침투가 충분히 억제되어 있었다.
발명예 1∼8은, 굽힘 강도의 값이 비교예 5보다도 커, 충분한 강도를 나타냈다.
발명예 1∼8 중, 친수성 흑연의 종류만이 상이한 발명예 1과 발명예 8을 대비하면, 비늘 형상 흑연을 이용한 발명예 1의 쪽이, 인조 흑연을 이용한 본 발명예 8보다도, 슬래그 침투 두께의 값이 작아, 빌드 두께의 값도 작았다.
발명예 1∼8 중, 발명예 1과 발명예 2를 대비하면, 스피넬의 함유량이 증가함에 따라, 용손 지수가 작아졌다. 한편, 이 함유량이 감소함에 따라, 슬래그 침투 두께의 값이 작아졌다.
발명예 1∼8 중, 발명예 1과 발명예 4를 대비하면, 알루미나 시멘트의 함유량이 증가함에 따라, 굽힘 강도의 값이 커졌다. 한편, 이 함유량이 감소함에 따라, 용손 지수가 작아졌다. 이는, 발명예 5와 발명예 6과의 대비 결과에 있어서도 마찬가지였다.
1 : 용강 레이들
2 : 철피
3 : 영구 내벽
4 : 펼침부
5 : 강욕부
6 : 슬래그 라인부
7 : 용강
8 : 슬래그
9 : 빌드
10 : 턴디쉬
11 : 인조 흑연(친수성 흑연)
12 : 비늘 형상 흑연(친수성 흑연)

Claims (4)

  1. 가소(假燒) 알루미나를 포함하는 알루미나와,
    친수성 흑연과,
    스피넬과,
    알루미나 시멘트를 함유하고,
    상기 친수성 흑연의 함유량이, 1∼10질량％이고,
    상기 스피넬의 함유량이, 18∼37질량％이고,
    상기 알루미나 시멘트의 함유량이, 5∼11질량％이고,
    마그네시아의 함유량이, 8질량％ 이하이고,
    상기 가소 알루미나의 함유량이, 10질량％ 이하인, 캐스터블 내화물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 친수성 흑연이, 비늘 형상 흑연을 포함하는, 캐스터블 내화물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가소 알루미나의 함유량이, 1질량％ 이상인, 캐스터블 내화물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가소 알루미나의 입경이, 20㎛ 이하인, 캐스터블 내화물.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115893997A (zh) * 2022-10-18 2023-04-04 鞍山市和丰耐火材料有限公司 一种耐侵蚀抗冲击的钢包工作层浇注料及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005263516A (ja) 2004-03-16 2005-09-29 Jfe Steel Kk 溶鋼容器、それを用いた鋼の製造方法および内張り耐火物

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0692272B2 (ja) * 1990-06-15 1994-11-16 黒崎窯業株式会社 カーボン含有取鍋内張り不定形耐火物
JPH09157044A (ja) * 1995-11-30 1997-06-17 Kawasaki Steel Corp アルミナ・スピネル系高炉樋用不定形耐火物
JPH11310474A (ja) * 1998-04-28 1999-11-09 Okayama Ceramics Gijutsu Shinko Zaidan 表面処理黒鉛およびそれを用いた炭素含有不定形 耐火物
JP3312373B2 (ja) * 1998-05-21 2002-08-05 品川白煉瓦株式会社 連続鋳造用ロングノズル
JP2000256071A (ja) * 1999-03-04 2000-09-19 Harima Ceramic Co Ltd 高炉樋用キャスタブル耐火物
CA2491530A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-08 Taiko Refractories Co., Ltd. Castable refractory powder composition, premixed material prepared therefrom, method for casting premixed material, and hardened refractory body obtained therefrom
JP4399579B2 (ja) * 2003-04-08 2010-01-20 美濃窯業株式会社 キャスタブル成形品、及びその製造方法
JP2004307293A (ja) * 2003-04-09 2004-11-04 Shinagawa Refract Co Ltd 不定形耐火組成物
CN101417884B (zh) * 2008-11-19 2012-04-25 高树森 纳米al2o3薄膜包裹的碳-铝尖晶石耐火浇注料及其制备方法
CN106379895B (zh) * 2016-09-08 2018-07-24 武汉科技大学 一种耐火浇注料用亲水性石墨及其制备方法
JP2018058735A (ja) * 2016-10-07 2018-04-12 株式会社Kri フルオロアルキル基で修飾されたダイアモンド微粒子及びその製造方法
JP6642596B2 (ja) * 2017-03-16 2020-02-05 Ｊｆｅスチール株式会社 黒鉛含有キャスタブル耐火物および黒鉛含有キャスタブル耐火物の製造方法
WO2018235908A1 (ja) * 2017-06-23 2018-12-27 Ｊｆｅスチール株式会社 表面に金属酸化物が付着した黒鉛の製造方法、表面に金属酸化物と水溶性レジンとが付着した黒鉛、黒鉛含有キャスタブル耐火物および黒鉛含有キャスタブル耐火物の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005263516A (ja) 2004-03-16 2005-09-29 Jfe Steel Kk 溶鋼容器、それを用いた鋼の製造方法および内張り耐火物

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